OPGW光缆接地问题引发地线断裂故障的分析

叶会生，汪霄飞，黎治宇，胡加瑞，刘纯

(国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南 长沙410007)

OPGW(Optical fiber composition overhead ground wires)光缆全称为架空地线复合性光缆，它同时具有通信和架空地线的双重功能，OPGW光缆架设在杆塔顶部，不管是从架设高度还是防电腐蚀性能方面都优于ADSS(All dielectric selfsupporting optical fiber cable)光缆，因此OPGW 光缆在电力系统得到普遍应用，目前湖南省新建110 kV 及以上线路光缆均采用OPGW 方式〔1〕。OPGW光缆在正常输电状态下将长期产生感应电压，同时当线路发生短路接地故障或雷击OPGW 时将产生短时的较大静电感应电压，如果OPGW 光缆门型架处引下方式不规范或接地不良，将致使OPGW光缆与周边金属部件可能发生火花放电，若持续时间长，则可能造成光缆或周边金属部件受损〔2－5〕。

1 故障概述

某220 kV 变电站某220 kV 线路(高铁线)双套线路保护零序过流Ⅰ段、距离保护Ⅰ段动作，跳开该线路606 断路器，报B 相接地故障。15 min后，该线路手动合闸(该线路为高铁线路，未设置重合闸保护功能)，双套线路保护距离加速、距离保护Ⅰ段动作，再次跳开该线路606 断路器，报A，B 相间接地故障。故障时为大风暴雨天气。

2 现场调查情况及分析

1)故障线路1 号杆塔至该变电站龙门架间的地线靠龙门架侧接头断裂脱落，靠变电站侧龙门架上可见地线残余断口(如图1);

2)故障线路杆塔连接龙门架地线与另一回220 kV 线路光缆(OPGW)共一个挂点，且光缆(OPGW)上连接有光缆接地引线，其连接至构架的接地端头已断开(如图1);

3)对接地线端头和光缆接地引线拆解后发现2 条地线上均有不同程度的电弧灼伤痕迹;该线杆塔连接龙门架地线断口断裂前已有断股痕迹(如图2)，同一挂点的另一回线路光缆接地线上有刮痕，且一端接头已烧熔。

图1 光缆龙门架处接地引线和故障线路地线断口示意图

图2 龙门架侧地线新、旧断裂痕迹

3 故障原因分析

故障线路地线断口有新旧程度不同的断面，断口其轴向上有3 处烧损痕迹，且都形成了凹坑，其中与导线连接的端部烧损最为严重，且产生了红色的氧化物。其中大部分锌层已经失效，且在一定程度上形成了白色的锌的挥发物，说明断裂时的温度较高。同时，断裂线表面锈迹斑斑，有明显气孔，断裂的钢绞线有一些断口呈45°斜面，断口的微观形态并不光滑，有不规则的凹坑，断头处有熔融痕迹;一些则断口较为平齐，断口处有颈缩，较光滑。地线的另一侧断口在断股周边线股上黏附有一些微小金属瘤状物，有明显的熔融痕迹，且部分断口周围锌层已经受损。由此可以说明此断口在断裂前经受过高温，从而导致多股断裂，且由断裂面新旧程度可以判断此结果是一个长期发展的过程。同时现场检查保护间隙未发现放电击穿的痕迹，巡线也未发现雷击故障点，故基本排除线路遭受雷击烧断地线的可能性。

同时，故障线路杆塔连接龙门架地线与另一回220 kV 线路光缆(OPGW)共一个挂点，光缆龙门架处接地引线采用绕弯至龙门架顶部固定方式，容易风摆，并与故障地线距离较近(如图3)。根据上述调查情况可判断，光缆龙门架处接地引线存在电弧灼伤的痕迹应为与地线发生放电造成，端头有烧熔和锈蚀的痕迹应为光缆龙门架处接地引线接地不良造成，光缆龙门架处接地引线明显的刮痕应为运行过程中大风引起地线摆动造成。

综合以上分析，地线断裂原因为:由于故障线路地线为一端接地，靠近龙门架为绝缘子连接，地线龙门架端存在一定的悬浮电位;而相邻的线路光缆在龙门架处设置有接地线，并存在接地不良问题，因此故障线路地线龙门架端和相邻光缆接地线会产生电位差，当两线距离过近或碰触时会产生放电，最终在2 根接地线上均出现多处电弧灼伤痕迹。在此工况下长时间运行，导致故障线路杆塔接地线靠龙门架处接地端多股烧断，最终在恶劣大风天气的作用下造成地线直接断裂。

图3 故障前光缆龙门架处接地引线和故障地线装设情况示意图

4 防范措施

光缆变电站门型架接地引线不允许采用绕弯至龙门架顶部固定方式，应以最短路径连接至龙门架上，同时通过在门型架增焊挂板的方式与门型架连接，一端采用并沟线夹与OPGW 连接，另一端采用双孔象鼻子(2×M17.5 孔)与门型架连接。接地线应采用截面积为150 mm2的铝合金线，长度合适，保持自然弯曲弧度，并具有一定防扭变形力度。接地线其他部位与门型架不得有任何接触，距离需大于20 mm，同时还应与同一构架的其他接地线保持足够的距离，防止风摆引发两线放电及机械磨损。安装示意如图4 所示。

图4 光缆变电站龙门型架处接地引线安装示意图

5 结语

OPGW 光缆目前已得到普及应用，但在OPGW光缆变电站龙门架处接地引线的安装设计方面容易忽视，时常造成接地不可靠、与附近金属部件碰触或放电，最终导致光缆或其他金属部件受损。今后，对新建、改建变电站，应严格按照国家电网公司《电力系统通信光缆安装工艺规范》相关规定设计、安装OPGW 光缆在变电站门型处的接地引线;对于存在文中所述隐患的在运变电站，可依据文中提出的防范措施，结合线路检修与专项整治进行整改。

〔1〕蔡凌，周舟． OPGW 光缆变电站门型架引下部分防雷探讨〔J〕． 湖南电力，2012，32(3):43-44．

〔2〕韩立奎，张兆华，韩晓冰，等． 220 kV 输电线路OPGW 光缆接地方式改进分析〔J〕． 光通信技术，2011(6):33-35．

〔3〕朱发强，毛秀伟，王彦波，等． 解决OPGW 进站安全运行问题瞰研究与实践〔J〕． 电力信息与通信技术，2013，11(12):67-70．

〔4〕陈超，廖民传． OPGW 多种接地方式综合分析〔J〕． 四川电力技术，2013，36(5):73-78．

〔5〕李新华． 关于OPGW 光缆进站光缆接地问题的讨论〔J〕． 科技信息，2013，36(25):391-391．